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摘要：随着GPS测量技术的应用，特别是RTK技术的出现，降低了测量工作许多的不利因素，并且为测量工作提供了很多方面的便利。RTK实时动态测量系统，其是一种组合系统，其包括GPS测量定位技术、无线电技术、数字通讯技术、计算机技术等，它的优势在于可以随时的将测站点在指定坐标系中的三维定位结果快速的显示，且其精度高，可以精确到厘米单位。RTK技术最显著的优势是其作业方式的灵活与速度快，大大减轻了室外作业的强度，缩短了成图周期，打破了以往的分级布网、逐级控制的原则；碎步测量不受图幅边界的限制。这些优势受到许多广大测量用户的喜爱。特别是近年来我国网络RTK系统的建设渐渐的完成，RTK的作业半径日益渐大，其应用也就日益广泛。本文就对全站仪与GPS、RTK在大比例尺测图中的应用与优化进行分析、探究，希望能为各位学者提供一些参考意见。
关键词：全站仪；GPS、PTK；大比例尺测图；应用
中图分类号：P228文献标识码： A
引言：
近年來，随着我国经济的飞速发展，人民生活水平的日益提高，同时也带动了各行各业的繁荣发展，尤其是在测绘行业的发展，由于传统的测图方法存在着许多不利的因素，其已经跟这个快速发展的社会不适用了，许多新方法、新技术、新设备、新仪器正在渐渐的代替一些传统的测量仪器。地籍图、数字化测绘地形图就是全站仪和GPS一RTK联合进行结合的一种数字化测绘产物，这是一种行之有效的新方法。RTK联合全站仪测绘地形图，地籍图可以优劣互补。假如仅仅只是使用全站仪对数字化进行测图时，应需要对其进行图根控制网的建设，而如果这样就必须使用许多的财力、人力、时间，而使用新型的RTK测图，不但可以省略许多环节，还可以全天侯地观测作业，并且还可以有效减少财力、人力、时间的浪费。
一、大比例尺测图的发展
随着科学技术的不断发展，现代测绘技术的性能日益提高，再加上便携式计算机的全面普及，RTK测绘性能和全站仪的日趋完善，大比例尺测图的方法逐步改进，已由过去的光学定位站点白纸制度到全站仪定位输出计算机CAD制图，发展到了利用RKT载波相位动态实时差分系统在野外实行高精度、全天候的野外测量。这样，大比例尺测图中的自动化成图逐步到位，大大降低了劳动强度，同时使工作效率得以有效提高。利用PTK技术进行大比例尺测图，使作业范围得以有效拓展，作业半径可达5 km，测量数据准确、可靠，其应用的范围将越来越广泛。
二、全站仪的测量原理
（一）电子测距技术电子测距的基本原理是利用电磁波在空气中传播的速度为已知这一特性,测定电磁波在被测距离上往返传播的时间来求得距离值。但是,这种直接测距的方法实现起来非常困难,当我们要求较高的测量精度时,对测量时间的要求很高,这在实践过程中是非常困难的。因此，在实际的测距过程中可以根据此原理采取改进的方法进行测距。在实际过程中主要用两种方法,脉冲法和相位法。
（二）电子测角,即角度测量的数字化，也就是自动数字显示角度测量结果，其实质是用一套角码转换系统来代替传统的光学读数系统。目前，这套转换系统有两类：一类是采用光栅度盘的所谓“增量法”测角；一类是采用编码度盘的所谓“绝对法”测角。
三、GPS一RTK的基本内容
（一）测量原理
RTK是一种常用的新的GPS测量技术，它主要利用两台或两台以上GPS接收机同时接受GPS卫星信号。GPS系统由三大部分组成：一个基准站、若干个移动站、无线电通讯系统。将一台GPS接收机安置在已知坐标点上，即为基准站，对所有可见GPS卫星进行连续观测；其他作为移动站，基准站通过无线电通讯系统把自身的一些信息及接收到的所有GPS卫星信息一起传递到移动站，卫星定位系统传来的数据在被移动站接收时，能够同时把基准站系统传来的数据接收到。为了能够将移动站的坐标成功求出，应当移动站进入到初始化状态时，会接基准站信息传来的信息再传到控制器内，同时将基准站收到的载波观测值及其本身的载波观测值进行实时的差分处理。常规的GPS测量方法如静态、快速静态、动态测量都需要测后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分的方法，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新的曙光，极大的提高了外业作业的效率。
（二）RTK运行时所具备的条件
卫星定位系统发出的信号移动站与基准站都能够同时接收到，数量要至少达到5颗。与此同时，在迁站的过程中，移动站不能关机、失锁，必须保持工作的状态，确保移动站能够连续接受GPS卫星信号和基准站发出的差分信号，否则，RTK必须重新初始化。
（三）RTK技术的优点
（1）定位精度比较高，其高程精度和平面精度均是厘米级，测量数据的误差分布均匀，没有误差累计，数据的安全性和可靠性较高。
（2）作业效率高。RTK在一般的地形地势条件下一次即可测完4km半径的测区，大大减少了测量仪器的“搬站”次数以及传统测量所需的控制点数量，仅需一人操作，不要求点间通视，使作业效率得以大大增强。
（3）RTK技术应用与大比例测图中时，操作方法简单，使用起来非常简便，同时其数据处理能力很强。边走边获取测量结果坐标、进行坐标放样和数据的输入、存储、处理、输出。
（4）RTK技术对作业条件的要求较低。气候、季节、能见度、通视与否等因素对其影响较小，只要满足基本工作条件，便可顺利进行高精度定位、快速的作业，给测量工作带来了极大的便利。
（5）RTK技术的测绘功能强大，具有较高集成化和自动化水平。利用内装式软件控制系统，不需要人工进行干预，便可自动实现多种测绘功能，同时测量数据的精度高、误差小。RTK技术可以胜任各种测绘内、外业。
四、GPS-RTK技术在大比例尺测图中应用
（一）测量数据处理
GPS数据处理包括两项任务，GPS控制网的基线解算与网平差和RTK数据的整理。
GPS控制网的基线解算与网平差。GPS控制网的基线解算与网平差可以采用随机软件，卫星星历可以采用广播星历，数据处理模式采用静态数据处理模式。
RTK数据的整理。RTK直接得到点位的坐标和相应测量精度。RTK数据整理主要包括两项内容，剔除含有粗差的观测值和数据存储格式的标准化。可以根据测图精度要求和RTK测量结果的中误差来剔除掉含有粗差的观测值。
（二）测量成果质量的检核
同步闭合差的检核由多台接收机同步观测的结果所构成的闭合环称为同步环(由于同步环中各边是不独立的，从理论上来说其环闭合差应恒为零。但由于处理软件的不完善，或计算各同步基线边时数据取舍的差异，使得这种同步环的闭合差实际上仍可能不为零。这种闭合差的数值一般很小，应不致于对定位的结果产生明显的影响，因此，也可以把它作为外业成果质量的一种检核标准。
异步环闭合差的检核异步环是指由独立基线向量构成的闭合环。理论上绕环线一周各基线向量坐标分量的代数和应为零，但由于各种测量误差，以及数据处理的模型误差等因素的综合影响致使该闭合差一般均不为零，这样就得到了异步环闭合差。对于不同等级的GPS网来说，异步环闭合差的要求不同。
（三）测量时应注意的若干问题
（1）作业前的检验
移动站的观测环境、数据链传输质量等对RTK测量的稳定性都有一定程度的影响，虽然RTK技术的数据处理方法比较先进，但其所使用的数据量还是有限的，并且实时处理很难将由于无线传输、卫星信号暂时遮掩等造成的误差予以消除。因此，在每日作业前，控制器内观测数据和参数更新后，或设置新的基准站和GPS接收机后要进行复测检核。这样，可以对RTK作业的精度状况进行有效检验，同时还有助于及时发现基准站和移动站设置中的问题，使问题得到及时更正。
（2）RTK基准站的设置
在设置基准站时，必须要充分考虑周围的环境及发射电台的高度，临近不应有电磁辐射，保证在10度截止高度角以上的空间无障碍物；尽量避开人流较多、交通繁忙、有高层建筑物的地方，这样才不会干扰到卫星信号。总之，在满足以上条件的基础上，基准站选在地势相对较高且地面稳固的地方为宜。
（3）接收机参数的设置
在利用RTK技术进行大比例尺测图时，必须要保证基准站和移动站的GPS接收机的卫星截止高度角和波特率的一致性。与此同时，为了将移动站GPS接收机观测时间确定合理，还要注意各站上GPS接收机内存的大小，并要将采样率设为恰当的数据。当GPS接收机的内存>16MB时，采样的概率通常要定成1S，观测移动站GPS接收机的时间应设置为0.1S，这样GPS接收机记录观测数据的时间将会多于7h。
（4）普通仪器和野外工作的相互配合
鉴于RTK正常工作的基本条件，当移动站所处地段上卫星接收机接收信号不好或卫星数量不足5颗时，RTK则不能正常工作，此时，就需要使用一些全站仪之类的常规仪器进行碎部测量，对于树木较多或房屋密集的村庄等采用RTK给定图根点位,利用全站仪采集地形、地物等特征点,实地绘制草图,回到室内将野外采集的坐标数据通过数据传输线传输到计算机,根据实地绘制成草图，经人机交互编辑后由计算机自动生成数字地图。这样能够促进优势互补，促使测图效率进一步提高。
（四）影响GPS--RTK测量精度的主要因素和提高措施
（1）基准站坐标的精确度。可以从GPS--RTK的工作原理得到，如果基准站坐标精度相对比较低时，则流动站所得到的三维坐标就会出现一些系统差错，所以确保GPS-RTK精度的首要前提就是基准站的坐標精度。
（2）导致测量精度降低的因素有许多，即天线高度、失锁与周跳、电离层影响、多路径效应不准确等导致的。所以对于观测条件的选择是要非常重要的。在选择基准站区域时，要尽量避免多路径效应的产生、数据链通讯与卫星信号所带来的影响。
（3）坐标系统在对参数进行转换时。对于坐标转换参数的要求是控制点自身的精度要准确、控制点数量应与相关要求相一致、并且其控制点位中的几何应是均匀分布的状态、解算方法与求解精度要合理。
（4）通常对于数据链的要求是，其长度不宜太长，应将其控制在15Km之内。并且基准站上架设仪器时应严格整平、对中，应确保流动站天线的姿态良好。
结束语：
经过本项目的实验证明，GPS--RTK联合全站仪测图的作业方法比传统的方法优越，图根点用多少做多少、现做现用，边测边检查，很大程度上减少了人为原因导致观测出现的粗差，图根点得到了充分利用。避免了像以往先将图根点覆盖整个测区，碎步测量时再寻点利用点，出现点已破坏或无法找到二次返工重作图根点的现象，此方法节约了大量宝贵时间，很大程度上提高了野外作业效率。采用这种联合作业方法可方便、高效、可靠地完成大比例尺地形图以及地籍图测量工作，它与常规方法相比具有很大的优越性和广泛的应用性。
参考文献：
[1]何诚,冯仲科.GPSRTK联合全站仪在唐山煤矿塌陷区测图中的应用与研究[J].测绘与空间地理信息,2010,01:52-56.
[2]刘慎栋.GPS—RTK技术在大比例尺测图中的应用[J].数字技术与应用,2010,07:88.
[3]董平,吴成云.GPSRTK技术在大比例尺地形测图图根控制测量中的应用与探讨[J].科协论坛(下半月。,2008,02:13-14.
关键词：全站仪；GPS、PTK；大比例尺测图；应用
中图分类号：P228文献标识码： A
引言：
近年來，随着我国经济的飞速发展，人民生活水平的日益提高，同时也带动了各行各业的繁荣发展，尤其是在测绘行业的发展，由于传统的测图方法存在着许多不利的因素，其已经跟这个快速发展的社会不适用了，许多新方法、新技术、新设备、新仪器正在渐渐的代替一些传统的测量仪器。地籍图、数字化测绘地形图就是全站仪和GPS一RTK联合进行结合的一种数字化测绘产物，这是一种行之有效的新方法。RTK联合全站仪测绘地形图，地籍图可以优劣互补。假如仅仅只是使用全站仪对数字化进行测图时，应需要对其进行图根控制网的建设，而如果这样就必须使用许多的财力、人力、时间，而使用新型的RTK测图，不但可以省略许多环节，还可以全天侯地观测作业，并且还可以有效减少财力、人力、时间的浪费。
一、大比例尺测图的发展
随着科学技术的不断发展，现代测绘技术的性能日益提高，再加上便携式计算机的全面普及，RTK测绘性能和全站仪的日趋完善，大比例尺测图的方法逐步改进，已由过去的光学定位站点白纸制度到全站仪定位输出计算机CAD制图，发展到了利用RKT载波相位动态实时差分系统在野外实行高精度、全天候的野外测量。这样，大比例尺测图中的自动化成图逐步到位，大大降低了劳动强度，同时使工作效率得以有效提高。利用PTK技术进行大比例尺测图，使作业范围得以有效拓展，作业半径可达5 km，测量数据准确、可靠，其应用的范围将越来越广泛。
二、全站仪的测量原理
（一）电子测距技术电子测距的基本原理是利用电磁波在空气中传播的速度为已知这一特性,测定电磁波在被测距离上往返传播的时间来求得距离值。但是,这种直接测距的方法实现起来非常困难,当我们要求较高的测量精度时,对测量时间的要求很高,这在实践过程中是非常困难的。因此，在实际的测距过程中可以根据此原理采取改进的方法进行测距。在实际过程中主要用两种方法,脉冲法和相位法。
（二）电子测角,即角度测量的数字化，也就是自动数字显示角度测量结果，其实质是用一套角码转换系统来代替传统的光学读数系统。目前，这套转换系统有两类：一类是采用光栅度盘的所谓“增量法”测角；一类是采用编码度盘的所谓“绝对法”测角。
三、GPS一RTK的基本内容
（一）测量原理
RTK是一种常用的新的GPS测量技术，它主要利用两台或两台以上GPS接收机同时接受GPS卫星信号。GPS系统由三大部分组成：一个基准站、若干个移动站、无线电通讯系统。将一台GPS接收机安置在已知坐标点上，即为基准站，对所有可见GPS卫星进行连续观测；其他作为移动站，基准站通过无线电通讯系统把自身的一些信息及接收到的所有GPS卫星信息一起传递到移动站，卫星定位系统传来的数据在被移动站接收时，能够同时把基准站系统传来的数据接收到。为了能够将移动站的坐标成功求出，应当移动站进入到初始化状态时，会接基准站信息传来的信息再传到控制器内，同时将基准站收到的载波观测值及其本身的载波观测值进行实时的差分处理。常规的GPS测量方法如静态、快速静态、动态测量都需要测后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分的方法，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新的曙光，极大的提高了外业作业的效率。
（二）RTK运行时所具备的条件
卫星定位系统发出的信号移动站与基准站都能够同时接收到，数量要至少达到5颗。与此同时，在迁站的过程中，移动站不能关机、失锁，必须保持工作的状态，确保移动站能够连续接受GPS卫星信号和基准站发出的差分信号，否则，RTK必须重新初始化。
（三）RTK技术的优点
（1）定位精度比较高，其高程精度和平面精度均是厘米级，测量数据的误差分布均匀，没有误差累计，数据的安全性和可靠性较高。
（2）作业效率高。RTK在一般的地形地势条件下一次即可测完4km半径的测区，大大减少了测量仪器的“搬站”次数以及传统测量所需的控制点数量，仅需一人操作，不要求点间通视，使作业效率得以大大增强。
（3）RTK技术应用与大比例测图中时，操作方法简单，使用起来非常简便，同时其数据处理能力很强。边走边获取测量结果坐标、进行坐标放样和数据的输入、存储、处理、输出。
（4）RTK技术对作业条件的要求较低。气候、季节、能见度、通视与否等因素对其影响较小，只要满足基本工作条件，便可顺利进行高精度定位、快速的作业，给测量工作带来了极大的便利。
（5）RTK技术的测绘功能强大，具有较高集成化和自动化水平。利用内装式软件控制系统，不需要人工进行干预，便可自动实现多种测绘功能，同时测量数据的精度高、误差小。RTK技术可以胜任各种测绘内、外业。
四、GPS-RTK技术在大比例尺测图中应用
（一）测量数据处理
GPS数据处理包括两项任务，GPS控制网的基线解算与网平差和RTK数据的整理。
GPS控制网的基线解算与网平差。GPS控制网的基线解算与网平差可以采用随机软件，卫星星历可以采用广播星历，数据处理模式采用静态数据处理模式。
RTK数据的整理。RTK直接得到点位的坐标和相应测量精度。RTK数据整理主要包括两项内容，剔除含有粗差的观测值和数据存储格式的标准化。可以根据测图精度要求和RTK测量结果的中误差来剔除掉含有粗差的观测值。
（二）测量成果质量的检核
同步闭合差的检核由多台接收机同步观测的结果所构成的闭合环称为同步环(由于同步环中各边是不独立的，从理论上来说其环闭合差应恒为零。但由于处理软件的不完善，或计算各同步基线边时数据取舍的差异，使得这种同步环的闭合差实际上仍可能不为零。这种闭合差的数值一般很小，应不致于对定位的结果产生明显的影响，因此，也可以把它作为外业成果质量的一种检核标准。
异步环闭合差的检核异步环是指由独立基线向量构成的闭合环。理论上绕环线一周各基线向量坐标分量的代数和应为零，但由于各种测量误差，以及数据处理的模型误差等因素的综合影响致使该闭合差一般均不为零，这样就得到了异步环闭合差。对于不同等级的GPS网来说，异步环闭合差的要求不同。
（三）测量时应注意的若干问题
（1）作业前的检验
移动站的观测环境、数据链传输质量等对RTK测量的稳定性都有一定程度的影响，虽然RTK技术的数据处理方法比较先进，但其所使用的数据量还是有限的，并且实时处理很难将由于无线传输、卫星信号暂时遮掩等造成的误差予以消除。因此，在每日作业前，控制器内观测数据和参数更新后，或设置新的基准站和GPS接收机后要进行复测检核。这样，可以对RTK作业的精度状况进行有效检验，同时还有助于及时发现基准站和移动站设置中的问题，使问题得到及时更正。
（2）RTK基准站的设置
在设置基准站时，必须要充分考虑周围的环境及发射电台的高度，临近不应有电磁辐射，保证在10度截止高度角以上的空间无障碍物；尽量避开人流较多、交通繁忙、有高层建筑物的地方，这样才不会干扰到卫星信号。总之，在满足以上条件的基础上，基准站选在地势相对较高且地面稳固的地方为宜。
（3）接收机参数的设置
在利用RTK技术进行大比例尺测图时，必须要保证基准站和移动站的GPS接收机的卫星截止高度角和波特率的一致性。与此同时，为了将移动站GPS接收机观测时间确定合理，还要注意各站上GPS接收机内存的大小，并要将采样率设为恰当的数据。当GPS接收机的内存>16MB时，采样的概率通常要定成1S，观测移动站GPS接收机的时间应设置为0.1S，这样GPS接收机记录观测数据的时间将会多于7h。
（4）普通仪器和野外工作的相互配合
鉴于RTK正常工作的基本条件，当移动站所处地段上卫星接收机接收信号不好或卫星数量不足5颗时，RTK则不能正常工作，此时，就需要使用一些全站仪之类的常规仪器进行碎部测量，对于树木较多或房屋密集的村庄等采用RTK给定图根点位,利用全站仪采集地形、地物等特征点,实地绘制草图,回到室内将野外采集的坐标数据通过数据传输线传输到计算机,根据实地绘制成草图，经人机交互编辑后由计算机自动生成数字地图。这样能够促进优势互补，促使测图效率进一步提高。
（四）影响GPS--RTK测量精度的主要因素和提高措施
（1）基准站坐标的精确度。可以从GPS--RTK的工作原理得到，如果基准站坐标精度相对比较低时，则流动站所得到的三维坐标就会出现一些系统差错，所以确保GPS-RTK精度的首要前提就是基准站的坐標精度。
（2）导致测量精度降低的因素有许多，即天线高度、失锁与周跳、电离层影响、多路径效应不准确等导致的。所以对于观测条件的选择是要非常重要的。在选择基准站区域时，要尽量避免多路径效应的产生、数据链通讯与卫星信号所带来的影响。
（3）坐标系统在对参数进行转换时。对于坐标转换参数的要求是控制点自身的精度要准确、控制点数量应与相关要求相一致、并且其控制点位中的几何应是均匀分布的状态、解算方法与求解精度要合理。
（4）通常对于数据链的要求是，其长度不宜太长，应将其控制在15Km之内。并且基准站上架设仪器时应严格整平、对中，应确保流动站天线的姿态良好。
结束语：
经过本项目的实验证明，GPS--RTK联合全站仪测图的作业方法比传统的方法优越，图根点用多少做多少、现做现用，边测边检查，很大程度上减少了人为原因导致观测出现的粗差，图根点得到了充分利用。避免了像以往先将图根点覆盖整个测区，碎步测量时再寻点利用点，出现点已破坏或无法找到二次返工重作图根点的现象，此方法节约了大量宝贵时间，很大程度上提高了野外作业效率。采用这种联合作业方法可方便、高效、可靠地完成大比例尺地形图以及地籍图测量工作，它与常规方法相比具有很大的优越性和广泛的应用性。
参考文献：
[1]何诚,冯仲科.GPSRTK联合全站仪在唐山煤矿塌陷区测图中的应用与研究[J].测绘与空间地理信息,2010,01:52-56.
[2]刘慎栋.GPS—RTK技术在大比例尺测图中的应用[J].数字技术与应用,2010,07:88.
[3]董平,吴成云.GPSRTK技术在大比例尺地形测图图根控制测量中的应用与探讨[J].科协论坛(下半月。,2008,02:13-14.